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機床研傷現(xiàn)象與修復(fù)技術(shù)研究
閱讀：976 發(fā)布時間：2013-12-11
研傷是機床上常見的非正常情況下的磨損，其后果直接導(dǎo)致機床的使用精度降低、使用壽命縮短。若不及時修復(fù)，研傷產(chǎn)生的顆粒，還會加劇研傷，zui終是相互滑動的零件終止滑動，產(chǎn)生“咬死”現(xiàn)象。
我們一般把機床上產(chǎn)生研傷的原因分為兩種類型：
一、粘著磨損型研傷
相對運動的摩擦副，由于互相摩擦，接觸表面的材料從一個表面粘附到另一個表面，使摩擦表面產(chǎn)生了劃痕與溝槽的研傷。我們稱之為粘著磨損型研傷。
（一）粘著磨損性研傷的產(chǎn)生機理
生產(chǎn)實踐與研究表明
固體表面狀況，從微觀的角度看是存在凹凸不平的缺陷的，即使是經(jīng)過拋光等精加工也不能*避免這種現(xiàn)象。兩個摩擦表面接觸時，實際上是兩個摩擦表面的凸峰相互接觸。由于接觸應(yīng)力很大，以至產(chǎn)生彈性、塑性變形，使接觸面積物理性增大，直到能夠承受全部負荷為止。此時，金屬接觸表面將出現(xiàn)牢固的粘著點，我們通常把這種現(xiàn)象叫做冷焊粘著。在沒有表面膜的情況下極易產(chǎn)生這些粘著點。如果摩擦副表面有表面膜時，或只受法向力作用。這種現(xiàn)象就不會產(chǎn)生了。
若同時又有切向力的作用，而且法向力和切向力都很大，那么在相對滑動時，摩擦表面的溫度就會升高，高溫高壓的雙重作用下，致使油膜破壞，接觸的金屬表面就軟化、或溶化，接觸點就產(chǎn)生粘著撕脫粘著撕脫得循環(huán)過程，使接觸表面的材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面，從而使其中一個表面（或兩個表面）上形成劃痕與溝槽，也就是粘著磨損型研傷（二）粘著磨損型研傷的分類
依據(jù)摩擦副表面研傷的程度，一般將機床上常見的粘著磨損型研傷分為四類：
1.涂抹這事只發(fā)生在軟金屬淺層表面，被研傷的軟金屬薄層以涂抹的方式，轉(zhuǎn)移到硬金屬表面。例如：運行后的蝸輪表面的銅涂抹在蝸桿表面上。
2.擦傷破壞方式是沿運動方向產(chǎn)生細小劃痕，發(fā)生在軟金屬表面表層以下較淺的部分。有時硬金屬表面也會有劃傷，常見于設(shè)備磨合期。
3.膠合（撕脫）當摩擦副做相對滑動時。粘著點從基體金屬上剪切下來，使其表面產(chǎn)生撕脫性破壞，出現(xiàn)膠合性損傷。多發(fā)生在相互摩擦的兩個零件的基體較深處。如機床導(dǎo)軌與滑板在缺乏潤滑油而導(dǎo)致于摩擦多屬于此類研傷。
4.咬死相對滑動的零件表面瞬時閃發(fā)的溫度相當高、粘著區(qū)又大、粘著點的強度也非常高，粘著不能從基體上剪切下來，造成相對運動終止的現(xiàn)象。這是我們研究的研傷中zui為嚴重的一種，俗語也稱之為“抱軸”。
（三）粘著磨損型研傷影響因素
很多因素都影響到研傷現(xiàn)象的發(fā)生，我們可以通過研究這些因素有真對性的采取措施，預(yù)防研傷現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展。
1.潤滑油的因素潤滑狀態(tài)對粘著磨損型研傷影響很大，能否保持摩擦表面始終保持足夠強度的潤滑膜，避免摩擦表面之間金屬表面的直接接觸而形成千摩擦或半干摩擦，是防止產(chǎn)生粘著磨損型研傷的關(guān)鍵。確保摩擦表面的良好潤滑是很重要的。
2.壓力因素一般情況下，隨著壓力的增大，粘著磨損型研傷也會加重。當壓力載荷超過摩擦副材料的硬度時，摩擦副表面氧化膜被壓潰，兩表面之間新生面的凸出點互相嵌入，而相互移動則使此類研傷加重，嚴重時導(dǎo)致摩擦副表面膠合，甚至咬死。重型機床多屬于此類研傷。
3.溫度因素在摩擦過程產(chǎn)生的熱量，使摩擦表面溫度升高到一定程度時，輕者破壞潤滑膜，使屬表面的直接接觸而形成干摩擦或半干摩擦：嚴重時能使材料處干回火狀態(tài)而降低材料硬度；更嚴重的現(xiàn)象是局部高溫使摩擦表面的慈材料處于溶化狀態(tài)。因此，溫度對產(chǎn)生粘著磨損型研傷影響很大。
4.滑動速度的因素壓力一定時，滑動速度小，形成潤滑膜的作用就減小，這時油膜的橫渡較小，油膜常因承*運動件的壓力而部分破壞，造成兩金屬見得直接接觸，容易導(dǎo)致研傷。但滑動速度達到一定程度時。也容易導(dǎo)致摩擦副的溫度升高，易破壞潤滑油膜，進而導(dǎo)致研傷。
5.表面粗糙度的因素越是光滑的表面，抗粘著磨損型研傷的能力就越大。適當降低表面粗糙度值可以預(yù)防此類研傷。因此，在保養(yǎng)機床時，常常在機床導(dǎo)軌表面刮研花紋，目的是便于出儲油，預(yù)防研傷。
6.材料的因素脆性材料比塑性材料的抗粘著磨損能力強：互溶性大的材料所組成的摩擦副比互溶性小的材料所組成的摩擦副，更容易產(chǎn)生粘著磨損型研傷。金屬與非金屬所組成的摩擦副產(chǎn)生此類研傷的傾向小。
二、磨粒磨損型研傷
污染進入兩摩擦表面間的顆粒，在表面運動時所產(chǎn)生的顯著切削作用，致使摩擦表面產(chǎn)生劃痕和溝槽研傷類型。
（一）磨粒磨損型研傷產(chǎn)生的機理
硬顆粒進入兩摩擦表面之間后受到兩個力的作用，一個是垂直于表面的力，另一個是平行于表面的力。硬顆粒在前者的作用下刺入表面，而在后者的作用下產(chǎn)生切向運動，其結(jié)果導(dǎo)致表面留下劃痕或溝槽。
（二）磨粒磨損型研傷的分類
我們把機床上常見的磨粒磨損型研傷大致分為三類：
1.磕碰引起的在我們生產(chǎn)加工過程中，機床的導(dǎo)軌難免會受到工件或工具等高應(yīng)力物品的磕碰，因此是導(dǎo)軌的表面出現(xiàn)凹坑，而其周圍同時會出現(xiàn)凸起或毛刺。如不及時修復(fù)，當滑板在導(dǎo)軌上華東時，勢必將滑板研傷。
2.硬粒進八摩擦面之間引起的外界的切屑和型砂進入機床的到歸與滑板之間，將形成典型的磨粒磨損型研傷：切屑或型砂在垂直的壓力下，壓潰導(dǎo)軌或滑板表面，當滑板移動時，使導(dǎo)軌和滑板研傷。
3.污物進入摩擦面引起的污垢通過潤滑油進入摩擦面之間，雖然不會壓潰摩擦表面，但能改變摩擦表面的接觸狀態(tài)，由于污垢的支承，與污垢接觸位置承受的壓應(yīng)力增大，長時間運行后，也將產(chǎn)生擦傷或微小的劃痕。不論我們采取什么樣的措施，機床研傷的問題也是難以避免的。因此，我們研究研傷產(chǎn)生的機理和類型的目的，就是要找出修復(fù)研傷的辦法。
機床一旦發(fā)生了研傷，就必須立即停止運行，找出原因，對癥下藥，及時修復(fù)。一般來講，對涂抹一類的輕微研傷，可以不做修復(fù)，但必須加強潤滑，防止研傷擴大。而對膠合、咬死等研傷，則必須進行修復(fù)。現(xiàn)就常見的幾種摩擦副的研傷修復(fù)進行探討：
（三）滑動軸承與軸的修復(fù)
1.滑動軸承表面被研傷后，的方法是刮研法。滑動軸承一般都有可供調(diào)整修復(fù)的余量，*可以滿足機床的一個修理周期。如果研傷十分嚴重，修復(fù)余量不能滿足時，就要及時更換軸承。
2.當軸頸有研傷時，可采用磨小軸頸、更換滑動軸承的方法。但軸頸修磨量不宜過大，比如機床主軸，修磨量不能超過軸承表面淬火、滲碳、氧化、及碳氮共滲的厚度，修磨后軸頸表面硬度不低于原設(shè)計硬度的下限：對于傳動軸來說，軸頸不應(yīng)小于裝配時在裝配方向前端軸頸或凸臺的尺寸。
當然也可以采用焊接修補的方法來修復(fù)軸頸，但要考慮焊補時加熱過程對軸的幾何精度、機械強度及表面硬度的影響。
還有一點需要注意，軸頸修復(fù)后，一般都需要按軸頸重新配做滑動軸承或軸承套。
（四）蝸桿副的修復(fù)
蝸桿副發(fā)生粘結(jié)或研傷時，蝸桿的齒面均被硬化和擦傷，蝸桿表面硬度會下降，滲碳蝸桿齒面有時會產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象。在修復(fù)蝸桿副時，是修復(fù)蝸輪報廢蝸桿，還是修復(fù)蝸桿報廢蝸輪，或者都修復(fù)，除了根據(jù)他們的損壞程度外，還應(yīng)考慮蝸桿副傳動的結(jié)構(gòu)形式。當傳動為固定中心距傳動的蝸桿副，一般只能修復(fù)一件，更換一件，被修件的齒厚減薄量由增厚新件的齒厚補償，以免嚙合齒隙增大。從考慮齒強度的觀點出發(fā)，不宜減薄蝸輪齒厚，而應(yīng)優(yōu)先選用修復(fù)蝸桿的方法。如果蝸桿為滲碳淬火件，則齒面修磨量不宜過大。如果考慮蝸輪的價值較貴，也可選用修復(fù)蝸輪，更換蝸桿的方法。
（五）機床導(dǎo)軌的修復(fù)
對于機床導(dǎo)軌的輕微研傷和擦傷，只要用刮刀或磨石修復(fù)，即可繼續(xù)運行。
而對膠合性研傷，則需要用焊接修補或充填粘補得方法來修復(fù)。
對機床導(dǎo)軌的焊接修補與粘補，相對來說工藝較為復(fù)雜，特別是大面積的修復(fù)，修復(fù)前更應(yīng)考慮全面：*，要考慮所采用的修復(fù)工藝對導(dǎo)軌的精度，力學(xué)性能有否影響。如受溫度的影響，是否會引起達導(dǎo)軌變形，是否會改變導(dǎo)軌的機械強度呵表面硬度等。第二，要考慮所采用的修復(fù)工藝對導(dǎo)軌材料的適應(yīng)性，如鑄鐵材料的導(dǎo)軌一般不采用鑄鐵堆焊，因鑄鐵的可焊性差，易產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷，也不宜加工。第三，要考慮修補層本身的機械強度與導(dǎo)軌實際工作環(huán)境。規(guī)格不同、性能不同、實用環(huán)境不同的機床，在修補時要選用適用的焊補和粘補材料以及*的修復(fù)手段和新工藝。
我們一般把機床上產(chǎn)生研傷的原因分為兩種類型：
一、粘著磨損型研傷
相對運動的摩擦副，由于互相摩擦，接觸表面的材料從一個表面粘附到另一個表面，使摩擦表面產(chǎn)生了劃痕與溝槽的研傷。我們稱之為粘著磨損型研傷。
（一）粘著磨損性研傷的產(chǎn)生機理
生產(chǎn)實踐與研究表明
固體表面狀況，從微觀的角度看是存在凹凸不平的缺陷的，即使是經(jīng)過拋光等精加工也不能*避免這種現(xiàn)象。兩個摩擦表面接觸時，實際上是兩個摩擦表面的凸峰相互接觸。由于接觸應(yīng)力很大，以至產(chǎn)生彈性、塑性變形，使接觸面積物理性增大，直到能夠承受全部負荷為止。此時，金屬接觸表面將出現(xiàn)牢固的粘著點，我們通常把這種現(xiàn)象叫做冷焊粘著。在沒有表面膜的情況下極易產(chǎn)生這些粘著點。如果摩擦副表面有表面膜時，或只受法向力作用。這種現(xiàn)象就不會產(chǎn)生了。
若同時又有切向力的作用，而且法向力和切向力都很大，那么在相對滑動時，摩擦表面的溫度就會升高，高溫高壓的雙重作用下，致使油膜破壞，接觸的金屬表面就軟化、或溶化，接觸點就產(chǎn)生粘著撕脫粘著撕脫得循環(huán)過程，使接觸表面的材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面，從而使其中一個表面（或兩個表面）上形成劃痕與溝槽，也就是粘著磨損型研傷（二）粘著磨損型研傷的分類
依據(jù)摩擦副表面研傷的程度，一般將機床上常見的粘著磨損型研傷分為四類：
1.涂抹這事只發(fā)生在軟金屬淺層表面，被研傷的軟金屬薄層以涂抹的方式，轉(zhuǎn)移到硬金屬表面。例如：運行后的蝸輪表面的銅涂抹在蝸桿表面上。
2.擦傷破壞方式是沿運動方向產(chǎn)生細小劃痕，發(fā)生在軟金屬表面表層以下較淺的部分。有時硬金屬表面也會有劃傷，常見于設(shè)備磨合期。
3.膠合（撕脫）當摩擦副做相對滑動時。粘著點從基體金屬上剪切下來，使其表面產(chǎn)生撕脫性破壞，出現(xiàn)膠合性損傷。多發(fā)生在相互摩擦的兩個零件的基體較深處。如機床導(dǎo)軌與滑板在缺乏潤滑油而導(dǎo)致于摩擦多屬于此類研傷。
4.咬死相對滑動的零件表面瞬時閃發(fā)的溫度相當高、粘著區(qū)又大、粘著點的強度也非常高，粘著不能從基體上剪切下來，造成相對運動終止的現(xiàn)象。這是我們研究的研傷中zui為嚴重的一種，俗語也稱之為“抱軸”。
（三）粘著磨損型研傷影響因素
很多因素都影響到研傷現(xiàn)象的發(fā)生，我們可以通過研究這些因素有真對性的采取措施，預(yù)防研傷現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展。
1.潤滑油的因素潤滑狀態(tài)對粘著磨損型研傷影響很大，能否保持摩擦表面始終保持足夠強度的潤滑膜，避免摩擦表面之間金屬表面的直接接觸而形成千摩擦或半干摩擦，是防止產(chǎn)生粘著磨損型研傷的關(guān)鍵。確保摩擦表面的良好潤滑是很重要的。
2.壓力因素一般情況下，隨著壓力的增大，粘著磨損型研傷也會加重。當壓力載荷超過摩擦副材料的硬度時，摩擦副表面氧化膜被壓潰，兩表面之間新生面的凸出點互相嵌入，而相互移動則使此類研傷加重，嚴重時導(dǎo)致摩擦副表面膠合，甚至咬死。重型機床多屬于此類研傷。
3.溫度因素在摩擦過程產(chǎn)生的熱量，使摩擦表面溫度升高到一定程度時，輕者破壞潤滑膜，使屬表面的直接接觸而形成干摩擦或半干摩擦：嚴重時能使材料處干回火狀態(tài)而降低材料硬度；更嚴重的現(xiàn)象是局部高溫使摩擦表面的慈材料處于溶化狀態(tài)。因此，溫度對產(chǎn)生粘著磨損型研傷影響很大。
4.滑動速度的因素壓力一定時，滑動速度小，形成潤滑膜的作用就減小，這時油膜的橫渡較小，油膜常因承*運動件的壓力而部分破壞，造成兩金屬見得直接接觸，容易導(dǎo)致研傷。但滑動速度達到一定程度時。也容易導(dǎo)致摩擦副的溫度升高，易破壞潤滑油膜，進而導(dǎo)致研傷。
5.表面粗糙度的因素越是光滑的表面，抗粘著磨損型研傷的能力就越大。適當降低表面粗糙度值可以預(yù)防此類研傷。因此，在保養(yǎng)機床時，常常在機床導(dǎo)軌表面刮研花紋，目的是便于出儲油，預(yù)防研傷。
6.材料的因素脆性材料比塑性材料的抗粘著磨損能力強：互溶性大的材料所組成的摩擦副比互溶性小的材料所組成的摩擦副，更容易產(chǎn)生粘著磨損型研傷。金屬與非金屬所組成的摩擦副產(chǎn)生此類研傷的傾向小。
二、磨粒磨損型研傷
污染進入兩摩擦表面間的顆粒，在表面運動時所產(chǎn)生的顯著切削作用，致使摩擦表面產(chǎn)生劃痕和溝槽研傷類型。
（一）磨粒磨損型研傷產(chǎn)生的機理
硬顆粒進入兩摩擦表面之間后受到兩個力的作用，一個是垂直于表面的力，另一個是平行于表面的力。硬顆粒在前者的作用下刺入表面，而在后者的作用下產(chǎn)生切向運動，其結(jié)果導(dǎo)致表面留下劃痕或溝槽。
（二）磨粒磨損型研傷的分類
我們把機床上常見的磨粒磨損型研傷大致分為三類：
1.磕碰引起的在我們生產(chǎn)加工過程中，機床的導(dǎo)軌難免會受到工件或工具等高應(yīng)力物品的磕碰，因此是導(dǎo)軌的表面出現(xiàn)凹坑，而其周圍同時會出現(xiàn)凸起或毛刺。如不及時修復(fù)，當滑板在導(dǎo)軌上華東時，勢必將滑板研傷。
2.硬粒進八摩擦面之間引起的外界的切屑和型砂進入機床的到歸與滑板之間，將形成典型的磨粒磨損型研傷：切屑或型砂在垂直的壓力下，壓潰導(dǎo)軌或滑板表面，當滑板移動時，使導(dǎo)軌和滑板研傷。
3.污物進入摩擦面引起的污垢通過潤滑油進入摩擦面之間，雖然不會壓潰摩擦表面，但能改變摩擦表面的接觸狀態(tài)，由于污垢的支承，與污垢接觸位置承受的壓應(yīng)力增大，長時間運行后，也將產(chǎn)生擦傷或微小的劃痕。不論我們采取什么樣的措施，機床研傷的問題也是難以避免的。因此，我們研究研傷產(chǎn)生的機理和類型的目的，就是要找出修復(fù)研傷的辦法。
機床一旦發(fā)生了研傷，就必須立即停止運行，找出原因，對癥下藥，及時修復(fù)。一般來講，對涂抹一類的輕微研傷，可以不做修復(fù)，但必須加強潤滑，防止研傷擴大。而對膠合、咬死等研傷，則必須進行修復(fù)。現(xiàn)就常見的幾種摩擦副的研傷修復(fù)進行探討：
（三）滑動軸承與軸的修復(fù)
1.滑動軸承表面被研傷后，的方法是刮研法。滑動軸承一般都有可供調(diào)整修復(fù)的余量，*可以滿足機床的一個修理周期。如果研傷十分嚴重，修復(fù)余量不能滿足時，就要及時更換軸承。
2.當軸頸有研傷時，可采用磨小軸頸、更換滑動軸承的方法。但軸頸修磨量不宜過大，比如機床主軸，修磨量不能超過軸承表面淬火、滲碳、氧化、及碳氮共滲的厚度，修磨后軸頸表面硬度不低于原設(shè)計硬度的下限：對于傳動軸來說，軸頸不應(yīng)小于裝配時在裝配方向前端軸頸或凸臺的尺寸。
當然也可以采用焊接修補的方法來修復(fù)軸頸，但要考慮焊補時加熱過程對軸的幾何精度、機械強度及表面硬度的影響。
還有一點需要注意，軸頸修復(fù)后，一般都需要按軸頸重新配做滑動軸承或軸承套。
（四）蝸桿副的修復(fù)
蝸桿副發(fā)生粘結(jié)或研傷時，蝸桿的齒面均被硬化和擦傷，蝸桿表面硬度會下降，滲碳蝸桿齒面有時會產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象。在修復(fù)蝸桿副時，是修復(fù)蝸輪報廢蝸桿，還是修復(fù)蝸桿報廢蝸輪，或者都修復(fù)，除了根據(jù)他們的損壞程度外，還應(yīng)考慮蝸桿副傳動的結(jié)構(gòu)形式。當傳動為固定中心距傳動的蝸桿副，一般只能修復(fù)一件，更換一件，被修件的齒厚減薄量由增厚新件的齒厚補償，以免嚙合齒隙增大。從考慮齒強度的觀點出發(fā)，不宜減薄蝸輪齒厚，而應(yīng)優(yōu)先選用修復(fù)蝸桿的方法。如果蝸桿為滲碳淬火件，則齒面修磨量不宜過大。如果考慮蝸輪的價值較貴，也可選用修復(fù)蝸輪，更換蝸桿的方法。
（五）機床導(dǎo)軌的修復(fù)
對于機床導(dǎo)軌的輕微研傷和擦傷，只要用刮刀或磨石修復(fù)，即可繼續(xù)運行。
而對膠合性研傷，則需要用焊接修補或充填粘補得方法來修復(fù)。
對機床導(dǎo)軌的焊接修補與粘補，相對來說工藝較為復(fù)雜，特別是大面積的修復(fù)，修復(fù)前更應(yīng)考慮全面：*，要考慮所采用的修復(fù)工藝對導(dǎo)軌的精度，力學(xué)性能有否影響。如受溫度的影響，是否會引起達導(dǎo)軌變形，是否會改變導(dǎo)軌的機械強度呵表面硬度等。第二，要考慮所采用的修復(fù)工藝對導(dǎo)軌材料的適應(yīng)性，如鑄鐵材料的導(dǎo)軌一般不采用鑄鐵堆焊，因鑄鐵的可焊性差，易產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷，也不宜加工。第三，要考慮修補層本身的機械強度與導(dǎo)軌實際工作環(huán)境。規(guī)格不同、性能不同、實用環(huán)境不同的機床，在修補時要選用適用的焊補和粘補材料以及*的修復(fù)手段和新工藝。